KR20000023037A

KR20000023037A - 볼 엔드 밀

Info

Publication number: KR20000023037A
Application number: KR1019990038492A
Authority: KR
Inventors: 구니모리나가또시; 나까무라나오히로
Original assignee: 오카야마 노리오; 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2000-04-25
Also published as: CN1250704A; JP2000141118A; DE69921920D1; CN1113718C; EP0985478B1; US6231275B1; EP0985478A3; EP0985478A2; DE69921920T2

Abstract

볼 엔드 밀의 판형상 칩, 분할 홈, 체결 나사를 나사 정밀도로 충실히 압박시키고, 체결 나사의 풀림을 방지하는 구조를 제안한다.

홀더 본체(1)의 선단 중심부를 가로지르는 하나의 분할 홈(2)에 절삭날을 갖는 판형상 칩(11)을 삽입하고, 체결 나사(4)로 분할 홈(2)을 폐쇄하여 판형상 칩(11)을 협지 고정하는 볼 엔드 밀에 있어서, 한 쪽 절반부(3)에 체결 나사(4)의 헤드부(5)가 정합하는 시트 구멍(6)을 마련하고, 다른 쪽 절반부(7)에 체결 나사(4)의 암나사(8)를 설치하고, 체결 나사(4)의 헤드부 하부에 접시 스프링(12)과 테이퍼 링(13)을 환형으로 장착하고, 판형상 칩(11)의 체결 나사(4)의 관통 구멍(16)에 테이퍼 링(13)의 경사면(13a)에 대응하는 테이퍼부(17)를 형성하고, 분할 홈(2)의 바닥부에 한 쪽 절반부(3)로 치우친 위치에 슬릿(10)을 마련하여 판형상 칩(11)을 구속한다.

Description

볼 엔드 밀{Ball End Mill}

본 발명은 등속 조인트 등의 볼 홈을 고속으로 고정밀도로 가공하는데 이용되는 슬로우 어웨이식 볼 엔드 밀에 관한 것으로, 상세하게는 판형상 칩을 홀더 본체에 정밀도 좋게 견고하게 고정하는 구조에 관한 것이다.

종래, 볼 홈 등의 절삭에서 가공 정밀도를 필요로 하는 것은 홀더 본체와 절삭날이 일체가 된 솔리드 볼 엔드 밀 또는 절삭날을 납땜 등에 의해 고정한 날이 달린 볼 엔드 밀이 사용되고 있었다. 그러나, 절삭 속도를 올려 절삭 효율을 중시하면 절삭날의 마멸이나 결손이 증가하여 재연마나 엔드 밀 본체의 교환 빈도가 높아져 비경제적이다.

그래서, 판형상 칩에 절삭날을 마련한 슬로우 어웨이식 볼 엔드 밀이 많이 사용되어 왔다. 이 볼 엔드 밀은 홀더 본체 선단부의 분할 홈에 판형상 칩을 삽입하여 하나의 체결 나사로 분할 홈을 폐쇄하는 동시에, 분할 홈의 바닥부와 판형상 칩의 단부면을 접촉시키고, 판형상 칩의 기계적인 회전을 정지시켜 홀더 본체와 일체화하는 것이다.

따라서, 이 태양에서는 체결 나사로 판형상 칩의 중심이 되는 부분을 고정하고, 분할 홈의 바닥부와 판형상 칩의 단부면을 접촉시켜 판형상 칩을 구속하는 것을 의도하는 것이므로, 체결 나사의 정밀도를 향상시켜 절삭 중의 부하 변동이 주기적으로 변화해도 체결 나사의 인장 응력에 의해 수나사와 암나사의 마찰 보유지지력을 잃지 않을 정도의 압박력을 유지하는 것이 아주 중요하다.

그를 위해, 체결 나사 주변의 형상에 다양한 연구가 이루어져 있다. 일본 특허 공고 소64-1248호 공보에는 분할 홈의 바닥부 중심에 슬릿을 마련한 실시예 1에 유사한 기술 사상이 개시되어 있다. 이 종래 기술의 태양으로서 도14에, 홀더 본체(100)의 분할 홈(101)을 측면으로부터 본 단면도를 도시한다. 도14에 있어서, 홀더 본체(100) 선단부의 분할 홈(101)의 바닥부(102) 중심에는 슬릿(103)이 마련되고, 이 분할 홈(101) 내에 판형상 칩(104)을 삽입하여 하나의 체결 나사(105)로 분할 홈(101)을 폐쇄하는 동시에, 분할 홈(101)의 바닥부(102)와 판형상 칩(104)의 단부면을 접촉시켜 판형상 칩(104)의 기계적인 회전을 정지시킨 볼 엔드 밀이 제안되어 있다.

이 종래 기술에서는 분할 홈(101)의 홈 벽으로부터 동등한 거리에 슬릿(103)을 마련하였으므로, 한 쪽 절반부(106)와 다른 쪽 절반부(107)가 휘고, 판형상 칩(104)은 면적이 크고 또한 정확하게 체결된다고 설명되어 있다. 그러나, 이 기술에서는 슬릿(103)에 의해 절반부(107)가 기울어져 암나사로의 정확한 나사 결합이나 1개의 체결 나사(105)의 하부와 판형상 칩(104)의 관통 구멍의 조합으로서는 판형상 칩(104)을 강제적으로 바닥부(102)에 가압할 수가 없다.

또한, 판형상 칩을 고정하는 실시예 2와 유사한 기술 사상이 일본 특허 공개 평8-252714호 공보에 개시되어 있다. 도15는 판형상 칩의 후단부면을 원호형으로 형성한 것이며, 도16은 판형상 칩의 후단부면을 V자형으로 형성한 것이다.

도15에 있어서, 절삭날을 갖는 판형상 칩(31)은 홀더 본체(30)의 선단 중심부를 가로지르는 하나의 분할 홈 내에 삽입되고, 체결 나사(32)로 분할 홈을 폐쇄하여 협지 고정된다. 판형상 칩(31)의 후단부면(31a)을 분할 홈의 바닥부(33)의 곡률 반경과 동등하거나 혹은 그보다 큰 곡률 반경으로 형성하면, 판형상 칩(31)은 그 중심선을 자동적으로 홀더 본체(30)의 중심선과 겹치는 위치로 이동하여 중심을 일치시키게 되므로 현저하게 마무리 정밀도가 향상된다고 설명되어 있다.

그러나, 그 조건을 충족시키기 위해서는 체결 나사(32)의 하부 직경 및 판형상 칩(31)의 끼워 맞춤 정밀도와 홀더 본체(30)의 나사 구멍의 위치에 의해 좌우되는 판형상 칩(31)의 후단부면(31a) 및 분할 홈의 바닥부(33)의 원호 접촉면의 전체를 정합할 필요가 있다. 선택 조립 부착과 같은 현물 결합이라면 결국은 판형상 칩(31)과 홀더 본체(30) 및 체결 나사(32)의 무작위 조합으로서는 기대되는 바와 같은 정밀도는 달성되지 않는다.

도16에 있어서, 절삭날을 갖는 판형상 칩(41)은 도15와 같이 홀더 본체(40)의 선단 중심부를 가로지르는 하나의 분할 홈 내에 삽입되고, 체결 나사(32)로 분할 홈을 폐쇄하여 협지 고정된다. 판형상 칩(41)의 후단부면(41a)은 V자형으로 형성되고, 그에 대면하여 분할 홈의 바닥부(43)가 접촉된다. 따라서, 판형상 칩(41)의 중심선은 자동적으로 홀더 본체(40)의 중심선과 겹치는 위치로 이동하여 중심이 일치하게 된다.

그러나, 판형상 칩(41) 및 바닥부(43)의 V자형 접촉면의 정밀도에 변동이 있으면, 판형상 칩(41)의 진동 정밀도는 보증되지 않는다. 판형상 칩(41)과 홀더 본체(40)의 무작위 조합에 있어서 진동 정밀도를 극히 작게 하기 위해서는 판형상 칩(41) 및 바닥부(43)의 V자형의 접촉면의 쌍방을 연마 마무리하는 것이 유효하다. 그러나, 분할 홈의 바닥부(43)를 연마하기 위해서는 분할 홈 폭 내에 수납되는 직경이 아주 작은 숫돌이 필요한데, 숫돌의 강도에 문제가 있어 정밀도 좋은 연마는 불가능하다.

볼 엔드 밀 가공에 있어서는 연삭 중의 피삭재의 가공값의 변화나 판형상 칩의 절삭날의 미소 진동 등에 의해 절삭 부하가 변동하는 것은 피할 수 없다. 따라서, 체결 나사의 인장 응력에 의해 유지되고 있는 수나사와 암나사의 마찰 보유지지력이 절삭 부하의 변동에 의해 발생하는 진동에 의해 손실되지 않도록 판형상 칩, 분할 홈 및 체결 나사는 가능한 한 긴밀하게, 바람직하게는 적절한 예비 압력으로 압박되고 있는 것이 바람직하다. 또, 판형상 칩은 홀더 본체에 중심이 맞추어지도록 협지되는 것이 바람직하다. 본 발명은 전술한 요건을 만족시키는 체결 나사의 풀림 방지 구조를 제안하는 것이다.

또 다른 과제는, 판형상 칩을 홀더 본체에 정밀도 좋게 견고하게 고정하는 구조로 하는 것이다. 그를 위해서는, 판형상 칩, 홀더 본체를 비롯하여 체결 구멍의 위치 정밀도 등을 매우 정밀하게 해야만 한다. 그 정밀도 향상에 필요한 비용이 높아 실용적이지 않다. 본 발명은 이와 같은 구성 부품 등의 치수 정밀도의 부족분을 판형상 칩의 체결 구조에 의해 보충하는 것이다.

도1은 본 발명의 실시예 1의 분할 홈 주변을 도시한 단면도.

도2는 본 발명의 실시예 1의 체결 나사 주변을 도시한 단면도.

도3은 본 발명의 체결 나사 헤드부 주변의 치우침을 방지하는 수단을 도시한 단면도.

도4는 본 발명의 실시예 1의 판형상 칩의 외관 형상을 도시하는 것으로, (a)는 평면도, (b)는 단면도.

도5는 본 발명의 실시예 2의 분할 홈 주변을 도시한 단면도.

도6은 본 발명의 실시예 2의 판형상 칩의 외관 형상을 도시하는 것으로, (a)는 정면도, (b)는 평면도.

도7은 본 발명의 실시예 2의 홀더의 외관도를 도시하는 것으로, (a)는 정면도, (b)는 측면도.

도8은 비교예의 판형상 칩(104)의 형상 치수도.

도9는 실시예 2의 판형상 칩(21)의 형상 치수도.

도10은 비교예와 실시예 2의 판형상 칩의 조립 부착 정밀도 비교 데이터.

도11은 진동 측정 방법의 설명도.

도12는 비교예와 실시예 2의 판형상 칩의 반복 조립 부착 정밀도 비교 데이터.

도13은 피삭재의 형상 치수도.

도14는 종래의 볼 엔드 밀을 분할 홈의 측면으로부터 본 단면도.

도15는 판형상 칩의 후단부를 원호형으로 형성한 종래의 볼 엔드 밀의 평면도.

도16은 판형상 칩의 후단부를 V자형으로 형성한 종래의 볼 엔드 밀의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 20 : 홀더 본체

2 : 분할 홈

2a : 분할 홈의 경사면

3 : 한 쪽 절반부

4 : 체결 나사

5 : 헤드부

6 : 시트 구멍

7 : 다른 쪽 절반부

8 : 암나사

9 : 바닥부

10 : 슬릿

11, 21 : 판형상 칩

11a, 21a : 단부면

12 : 접시 스프링

13 : 테이퍼 링

13a : 테이퍼 링의 경사면

14 : 스냅 링

15 : 안내 구멍

16 : 관통 구멍

17 : 테이퍼부

18 : 평 와셔

22 : 핀

23 : 고정 구멍

24 : 절삭 가루 주머니

실시예 1로서, 홀더 본체의 선단 중심부를 가로지르는 하나의 분할 홈에 절삭날을 갖는 판형상 칩을 삽입하고, 체결 나사로 분할 홈을 폐쇄하여 판형상 칩을 협지 고정하는 볼 엔드 밀에 있어서, 한 쪽 절반부에 체결 나사의 헤드부가 정합하는 시트 구멍을 마련하고, 다른 쪽 절반부에 체결 나사의 암나사를 설치하고, 체결 나사의 헤드부 하부에 접시 스프링과 테이퍼 링을 환형으로 장착하고, 판형상 칩의 체결 나사의 관통 구멍에 테이퍼 링의 경사면에 대응하는 테이퍼부를 형성하고, 분할 홈의 바닥부에 한 쪽 절반부로 치우친 위치에 슬릿을 마련하여 판형상 칩을 구속한다. 또, 분할 홈의 바닥부에 한 쪽 절반부로 치우친 위치에 슬릿을 마련하면, 암나사의 중심축은 기울지 않고 나사 정밀도에 충실한 클램프력이 유지된다.

실시예 2로서, 홀더 본체의 선단 중심부를 가로지르는 하나의 분할 홈에 절삭날을 갖는 판형상 칩을 삽입하고, 체결 나사로 분할 홈을 폐쇄하여 판형상 칩을 협지 고정하는 볼 엔드 밀에 있어서, 한 쪽 절반부에 체결 나사의 헤드부가 정합하는 시트 구멍을 마련하고, 다른 쪽 절반부에 체결 나사의 암나사를 설치하고, 체결 나사의 헤드부 하부에 접시 스프링과 테이퍼 링을 환형으로 장착하고, 판형상 칩의 체결 나사의 관통 구멍에 상기 테이퍼 링의 경사면에 대응하는 테이퍼부를 형성하고, 판형상 칩의 절삭날 선단부의 중심 부근으로부터 외주의 절삭날을 향해 형성되고 또한 절삭날 선단부측의 연장상에서 교차하여 V자형을 나타내도록 상기 판형상 칩의 앞뒤에 단차를 마련하고(이하, V자형의 단차라 함), 홀더의 분할 홈 측면에 단차에 대면하는 경사면을 마련하여 판형상 칩을 구속한다.

체결 나사의 헤드부 하부에, 체결 나사의 헤드부가 정합하는 시트 구멍과 체결 나사의 하부 직경의 쌍방에 정합하는 평 와셔 및 접시 스프링과 테이퍼 링을 환형으로 장착하고, 접시 스프링의 예비 압력에 의해 판형상 칩을 강제적으로 분할 홈의 바닥부에 가압하는 동시에, 시트 구멍 벽면과 체결 나사 헤드부 측면의 나사 부착 초기의 치우침을 방지한다.

분할 홈의 바닥부에 있어서, 체결 나사와 평행하게 홀더 본체의 고정 구멍에 걸리는 핀을 분할 홈의 중앙까지 진입시키고, 홀더 본체의 시트 구멍의 반대측에서 또한 판형상 칩의 단부면에서 테이퍼부의 반대측에 핀의 외주와 선단부에 대면하는 반원형의 오목부를 판형상 칩에 형성하여 판형상 칩의 삽입시의 실수를 방지한다.

이하에, 본 발명을 구체화한 바람직한 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도1에, 실시예 1의 홀더 본체(1)의 분할 홈(2)의 주변을 확대한 단면도를 도시한다. 도1에 있어서, 한 쪽 절반부(3)에는 체결 나사(4)의 헤드부(5)가 정합하는 시트 구멍(6)이 마련되고, 다른 쪽 절반부(7)에는 암나사(8)가 설치되어 있다. 분할 홈(2)의 바닥부(9)에는 한 쪽 절반부(3)로 치우친 위치에 슬릿(10)이 설치되고, 분할 홈(2)에 삽입되어 있는 판형상 칩(11)이 체결 나사(4)로 분할 홈(2)을 폐쇄하는 방향으로 체결되어 고정된다. 또, 슬릿(10)이 없어도 본 발명의 효과는 달성할 수 있다.

체결 나사(4)의 X-X선 상에 체결력이 작용하면, 분할 홈(2)은 슬릿(10)의 저부 A를 기점으로 하는 외팔보형 빔으로서, 분할 홈(2)의 폭이 협소해지도록 휜다. 슬릿(10)의 기점 A로부터 X-X선까지의 스팬(span) L을 갖는 외팔보형 빔은 슬릿(10)이 절반부(3)로 치우쳐 마련되어 있으므로, 절반부(7)의 단면 2차 모멘트 쪽이 크다. 따라서, 절반부(3)의 휨 쪽이 커지고, 절반부(7)에 설치되는 암나사(8)의 중심축 X-X는 기울어지지 않고 체결 나사(4)에 정면으로 마주대한다.

일반적으로 나사의 풀림은 수나사의 인장 응력에 의해 수나사와 암나사의 나사산의 경사면에 발생하고 있는 마찰 보유지지력이 저하하기 때문이라는 정설이 있다. 그렇다고 하면, 슬릿(10)이 절반부(3)로 치우쳐 마련되어 있으므로, 절반부(7)에 설치되는 암나사(8)의 중심축 X-X는 기울어지지 않고 나사 결합하여 나사 정밀도에 충실한 마찰 보유지지력을 갖게 된다.

다음에, 체결 나사(4) 주변을 더욱 확대한 단면도를 도2에 도시한다. 도2에 있어서, 체결 나사(4)의 헤드부(5) 하부에는 접시 스프링(12)과 테이퍼 링(13)이 회전 가능하게 끼워져 장착되고, 스냅 링(14)으로 임시 조립 부착되어 있다. 그리고, 체결 나사(4)의 헤드부(5)의 측면(5a)과 절반부(3)에 설치하는 시트 구멍(6)의 벽면(6a)은 JIS B0401「치수 공차 및 끼워 맞춤 방식」에 규정되는 공차 영역의 끼워 맞춤 (H/h) 상당의 빈틈이 없는 정밀도로 정합하고 있다. 또한, 절반부(7)에는 체결 나사(4)의 몸통부(4a)를 수납하는 안내 구멍(15)이 공차 영역의 끼워 맞춤 (H/h) 상당의 빈틈이 없는 정밀도로 정합되어 있다.

절반부(7)의 암나사(8)에 체결 나사(4)를 나사 부착함에 따라 판형상 칩(11)은 관통 구멍(16)의 테이퍼부(17)에 테이퍼 링(13)의 경사면(13a)이 접촉함으로써, 분할 홈(2)의 바닥부(9)에 판형상 칩의 단부면(11a)이 가압되는 방향으로 강제적으로 이동된다. 이 작용을 조장하기 위해서는 후술하는 도4의 판형상 칩의 관통 구멍(16)을 긴 구멍으로 형성해도 된다. 도2로부터 알 수 있는 바와 같이, 테이퍼 링(13)의 경사면(13a)이 절삭날 선단부측에서 판형상 칩(11)과 접촉하지 않는 것이 중요하다. 이렇게 함으로써, 판형상 칩(11)이 바닥부(9)에 확실히 밀착된다. 즉, 체결 나사(4)의 헤드부(5)의 하부면(5b)은 시트 구멍(6)의 시트면(6b)에 접촉한다. 또한 체결 나사(4)를 나사 부착해 가면 판형상 칩(11)을 견고하게 협지하여 접시 스프링(12)의 작동 하중이 정해진다. 그래서, 슬릿(10)을 거치는 절반부(3, 7)의 외팔보형 빔으로서의 굽힘 응력과 접시 스프링(12)의 압축 응력에 걸맞는 인장 응력이 체결 나사(4)에 발생하고, 수나사와 암나사의 마찰 보유지지력이 절삭 부하의 변동에 의해 발생하는 진동으로 손실되지 않도록 판형상 칩(11)을 홀더 본체(1)에 견고하게 협지하여 고정할 수 있다.

또한, 절반부(3)의 시트 구멍(6)과 체결 나사(4)의 헤드부 측면(5a) 및 절반부(7)의 안내 구멍(15)과 체결 나사(4)의 몸통부(4a)는 긴밀하게 정합하고 있으므로 나사 정밀도에 충실한 나사 결합을 보상한다.

도3에, 체결 나사(4)의 헤드부(5)와 시트 구멍(6)의 치우침을 방지하기 위한 단면도를 도시한다. 도3은 체결 나사(4)의 하부와 접시 스프링(12) 사이에 평 와셔(18)를 삽입한 것으로, 그 밖의 구성은 도2와 모두 동일하다. 시트 구멍(6)과 암나사(8)의 하부 구멍은 다른 절삭 공구에 의해 가공되므로 엄밀히 보면 동심원이 된다고는 할 수 없다. 그래서, 도2의 구성에서는 끼워 맞춤부의 긴 안내 구멍(15)과 몸통부(4a) 및 체결 나사(4)의 나사 결합 부분을 기준으로 취하면, 체결 나사(4)의 나사 부착 초기는 시트 구멍(6)과 헤드부 측면(5a)은 한 쪽으로 치우치게 될 가능성이 있다. 가령, 홀더 본체(1)의 섕크(shank)측으로 치우친 쪽이 존재하면, 시트 구멍(6)의 기부에는 선단부의 구형 형상을 따라서 섕크측이 깊어지며, 경우에 따라서는 한 쪽으로 치우쳐 기울어지면서 안내 구멍(15)과 몸통부(4a)의 끼워 맞춤이 진행하게 되어, 마찬가지 이유로 헤드부 측면(5a)의 마멸도 진행하게 된다.

도3에서 알 수 있는 바와 같이, 시트 구멍(6)과 체결 나사(4)의 하부 직경에 정합하는 평 와셔(18)를 체결 나사(4)의 하부와 접시 스프링(12) 사이에 삽입하면, 헤드부 측면(5a)은 벽면(6a)과 접촉하지 않으므로 이 현상은 해소된다. 평 와셔(18)를 개재시킴으로써, 체결 나사(4)는 나사의 정밀도를 손상하지 않고 몸통부(4a)와 헤드 하부로 안내되면서 나사 결합할 수 있다. 이 구조는 후술하는 실시예 2에 대해서도 유효하다.

도4에 판형상 칩(11)의 외관 형상을 도시한다. 도4의 (a)는 평면도이며, 도4의 (b)는 도4의 (a)의 Y-Y선으로부터 절삭날 선단부 방향으로 본 단면도이다. 도4의 (a) 또는 (b)에 있어서, 11은 합금강 또는 초경합금으로 이루어지는 균일한 두께를 갖는 판형상 칩이며, 중앙에 관통 구멍(16)과 도3의 테이퍼 링(13)의 경사면에 대응하는 테이퍼부(17)가 형성되어 있다. 관통 구멍(16)은 테이퍼 링(13)에 강제적으로 가압된 때, 판형상 칩(11)이 분할 홈(2)의 바닥부(9) 방향으로 이동할 수 있도록 약간 긴 구멍으로 형성해도 좋고, 단부면(11a)과 테이퍼부(17)의 측벽의 거리(B)는 소정의 치수로 관리된다.

단부면(11a)측의 모떼기(11b)는 판형상 칩(11)이 바닥부(9)의 방향으로 이동한 때, 안정된 접촉부가 되므로 설치하는 것이 바람직하다. 한 쌍의 절삭날(11c)은 구형의 일부를 이루고 절삭날 부분에 경질 합금이나 경질 소결체를 접합하여 날카로움과 내마모성을 향상시키는 것이 바람직하다.

이상의 실시예 1과 같이 구성하고 있어도, 피삭재의 조성 중에 딱딱한 조직이 편재해 있거나, 형상이 복잡하여 단속 절삭을 피할 수 없는 경우는 보다 견고하게 홀더 본체에 판형상 칩을 고정할 수 있는 다음에 설명하는 실시예 2가 유효하다. 도5는 그 실시예 2의 단면도이다.

도5에 있어서, 홀더 본체(20)의 선단 중심부를 가로지르는 하나의 분할 홈(2)에 도6에 도시한 판형상 칩(21)을 삽입한다. 판형상 칩(21)은 표면측에 단차(21b1)를 이면측에 단차(21b2)를 지니고 있다. 단자(21b1, 21b2)는 절삭날 선단부의 중심 부근으로부터 외주의 절삭날을 향하여 형성되고, 또한 절삭날 선단부측의 연장상에서 교차하여 V자형을 나타내도록 형성되어 있다. 21c는 날끝면이다. 분할 홈(2)의 측면에는 판형상 칩(21)의 V자형의 단차(21b1, 21b2)에 대면하는 경사면이 마련되어 있다. 판형상 칩(21)의 단부면(21a)과 분할 홈(2)의 바닥부(9)에는 간극(S)이 존재한다.

그리고, 절반부(3)에는 체결 나사(4)의 헤드부(5)가 정합하는 시트 구멍(6)이 마련되고, 절반부(7)에는 암나사(8)가 설치되어 있다. 또, 체결 나사(4)의 헤드부(5) 하부에는 접시 스프링(12)과 테이퍼 링(13)이 회전 가능하게 끼워져 장착되고, 스냅 링(14)으로 임시 조립 부착되어 있다.

판형상 칩(21)이 삽입되는 홀더 본체(20)의 분할 홈(2)의 형상을 도7에 도시한다. 도7의 (a)는 정면도이며, 도7의 (b)는 측면도이다. 판형상 칩(21)의 V자형 단차(21b)에 대면하는 경사면(2a)이 분할 홈(2)의 측면에 형성되고, 그곳에 판형상 칩(21)이 구속된다. 24는 절삭 가루 주머니이다.

도5에 있어서, 절반부(7)의 암나사(8)에 체결 나사(4)를 나사 부착함에 따라, 판형상 칩(21)은 테이퍼부(17)와 테이퍼 링(13)의 경사면이 접촉함으로써, 분할 홈(2)의 바닥부(9) 방향으로 판형상 칩(21)이 강제적으로 이동된다. 이 작용에 의해 판형상 칩(21)의 V자형의 단차(21b)와 이에 대면하는 분할 홈의 경사면(2a)이 강하게 접촉된다. 또한 체결 나사(4)를 나사 부착하는데 따라, 실시예 1과 같이 판형상 칩(21)은 홀더 본체(20)에 견고하게 협지하여 고정된다. 그로 인해, 단속 절삭과 같은 과대한 부하 변동을 받아도 판형상 칩(21)의 V자형의 단차(21b)와 이에 대면하는 홀더 본체(20)의 분할 홈의 경사면(2a)에 의해 걸리고, 또한 체결 나사(4)의 마찰 보유지지력은 실시예 1과 마찬가지로 안정되게 유지되므로, 절삭면으로의 불규칙한 작은 진동 발생 등의 절삭력 저하는 방지할 수 있다. 실시예 1에 비해 실시예 2에서는 판형상 칩(21)이 더욱 견고하게 홀더 본체(20)에 협지하여 고정되므로, 슬릿(10)은 생략해도 된다. 실시예 2에 있어서도 테이퍼 링의 경사면(13a)은 절삭날 선단부측에서 판형상 칩(21)과 접촉하지 않는다.

그리고, 도5에 도시한 바와 같이 분할 홈(2)의 바닥부(9)에 핀(22)을 설치함으로써, 판형상 칩(21)을 삽입할 때의 인위적인 실수를 방지할 수 있다. 이를 위해 도6에 도시한 바와 같이 판형상 칩(21)의 단부면(21a) 측에 핀(22)의 외주와 선단부에 대면하는 반원형의 오목부(21d)를 마련한다. 그리고, 절반부(7) 측에 암나사(8)와 평행하고, 분할 홈(2)의 바닥부(9)에 걸리는 곳에 홀더 본체(20)의 중심이면서 시트 구멍(6)의 반대측에 고정 구멍(23)을 마련한다. 핀(22)은 선단부를 분할 홈(2)의 중앙까지 진입시켜 압입 고정한다. 이와 같이 구성하면, 도5에 도시되는 테이퍼부(17)의 방향과 반대 방향으로 판형상 칩(21)을 삽입하려고 해도, 체결 나사(4)는 나사 부착할 수 없어 실수를 방지할 수 있게 된다.

이 실수 방지는 고정 구멍(23)의 선단부에 암나사를 설치하고, 핀(22) 대신에 나사 플러그를 나사 부착해도 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 이 구조는 실시예 1의 판형상 칩(11)에 대해서도 유효하다.

다음에, 풀림 방지의 구조와 판형상 칩, 홀더 본체 등의 구성 부품의 치수 정밀도를 포함하여 도14의 홀더 본체에 도8의 판형상 칩(104)을 이용한 종래 기술을 비교예로 하여 대략 동일 사양의 실시예 2와 비교한 결과에 대해 설명한다.

도8에 비교예의 판형상 칩(104)의 형상 치수를 도시한다. 폭이 3 ㎜인 분할 홈(101)에 정합하도록 판형상 칩(104)의 두께(T)는 3.0 ㎜로 형성되어 있다. 판형상 칩(104)의 재질은 초경합금으로 이루어져 구형 절삭날 부분에는 경질 소결체인 cBN이 일체로 납땜되어 있다. 도9에 실시예 2의 판형상 칩(21)의 형상 치수를 나타낸다. 두께(T)와 재질은 비교예와 동등하게 설정하고, 10R 및 두께 등의 치수 정밀도는 모두 7급 정밀도 이내로 마무리한 것을 5개씩 준비했다. 홀더 본체(100, 20)의 재질은 SNCM 630을 선택하고 섕크부 외경은 20 ㎜로 형성한 것을 1개씩 준비했다.

도10에 도11의 진동 측정 방법에 따라 계측한, 홀더 본체(100)에 판형상 칩(104)을 조립 부착한 때의 판형상 칩(104)의 진동 정밀도를 상단에, 홀더 본체(20)에 판형상 칩(21)을 조립 부착한 때의 판형상 칩(21)의 진동 정밀도를 하단에 도시한다.

도11에 진동 측정 방법의 설명도를 도시한다. 상반(常盤)(200) 상에 V 블록(201)을 두고, V 홈 내에 홀더 본체(20, 100)를 가로로 놓는다. V 블록(201)의 후단부에는 스톱퍼(202)가 볼트(203)에 의해 고정되어 있다. 홀더 본체(20, 100)는 센터 구멍(A)과 스톱퍼(202)의 측면의 강구(鋼球)(204)를 거쳐서 스톱퍼(202)측에 가압되고, 다이얼 게이지(205)의 측정점을 움직이지 못하게 한다. 다이얼 게이지(205)는 상반(200)에 흡착하는 마그네트 스탠드(206)에 세트되고, 단자가 판형상 칩(21, 104)의 구형 절삭날에 닿아 있다. 진동 측정은 홀더 본체를 강구(204)를 거쳐서 스톱퍼(202)에 눌러 접촉하여 점접촉하는 위치를 기준으로 다이얼 게이지(205)의 읽기를 0으로 설정하고, 홀더 본체(20, 100)를 180°회전한 위치에 있어서의 읽기와의 차이를「진동」으로서 기록한다.

또한, 조립 부착 정밀도의 재현성을 평가한 결과를 도12에 도시한다. 홀더 본체(100)와 판형상 칩(104)의 상대 부품을 특정하고, 조립 부착 조작을 10회 반복한 때의 비교예의 진동 정밀도를 상단에, 홀더 본체(20)와 판형상 칩(21)의 상대 부품을 특정하고, 조립 부착 조작을 10회 반복한 때의 실시예 2의 진동 정밀도를 하단에 도시한다.

도10 및 도12의 진동 정밀도는 모두 실시예 2 쪽이 우수하다. 비교예에 있어서는 체결 나사(105)의 하부 직경 및 판형상 칩(104)의 끼워 맞춤 정밀도와, 홀더 본체(100)의 나사 구멍의 위치에 의해 좌우되는 판형상 칩(104)의 후단부면 및 분할 홈(101)의 바닥부(102)의 전체가 정합할 필요가 있다. 그런데, 실시예 2에 있어서는 홀더 본체(20)에 대한 위치 결정은 주로 판형상 칩(21)의 V자형의 단차(21b1, 21b2) 및 분할 홈의 경사면(2a)에 의해 결정되며, 다른 치수 정밀도의 부족분은 접시 스프링(12)이나 테이퍼 링(13)의 체결 구조에 의해 흡수되는 것을 알 수 있다.

이상은 정적인 조립 부착 정밀도의 평가인데, 다음은 판형상 칩(21, 104)에 절삭 부하를 건 상태의 마무리면 거칠기를 평가한 결과에 대해 설명한다. 비교예의 시료로서, 진동 정밀도의 평가에 준비한 1개의 홀더 본체(100)와 판형상 칩(104)을 2개, 실시예 2의 시료로서, 진동 정밀도의 평가에 준비한 1개의 홀더 본체(20)와 판형상 칩(21)을 2개의 시료를 조합하여 합계 4개의 시료를 준비했다.

피삭재로서, SCM 415를 경도 HRC 60으로 침탄 소입(燒入)한 도13에 도시한 블록 재료(300)를 준비했다. 절삭 조건으로서, 회전수 N = 10,000 rpm, 절삭 속도 V = 650 m/min, 이송 속도 F = 650 ㎜/min, 절입 깊이 d = 0.2 ㎜로서 드라이 분위기 중에서 도13에 도시한 45˚방향으로 홀더 본체(20, 100)를 직선적으로 이동시키고, α점에서 β점까지를 1 패스로 하여 왕복 10 패스시킨 후의 마무리면 거칠기를 표1에 나타낸다.

	마무리면 거칠기 Rz(㎛)
비교예	시료 1	2.04
비교예	시료 2	1.97
실시예 2	시료 3	1.46
실시예 2	시료 4	1.41

표1의 결과를 고찰하면, 동일 절삭 조건이라도 비교예에 비해 실시예 2는 체결 나사(4)의 풀림 방지의 접시 스프링(12)의 예비 압력이나 판형상 칩(21)의 V자형의 단차와 분할 홈(2)의 경사면(2a)으로의 테이퍼 링(13)의 가압력의 효과에 의해 절삭 중이라도 판형상 칩(21)이 견고하게 홀더 본체(20)에 협지하여 고정되고, 안정된 절삭면을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 판형상 칩을 홀더 본체의 분할 홈에 고정하기 위해, 체결 나사의 헤드부 하부에 접시 스프링과 테이퍼 링을 환형으로 장착하고, 판형상 칩의 관통 구멍에 테이퍼 링의 경사면에 대응하는 테이퍼부를 형성하고, 접시 스프링의 예비 압력에 의해 판형상 칩이 강제적으로 분할 홈의 바닥부에 용이하게 가압된다. 그 후, 체결 나사를 더욱 나사 부착함으로써 판형상 칩을 견고하게 협지할 수 있다. 또한 접시 스프링의 압축 응력(복원력)에 걸맞는 인장 응력이 체결 나사에 발생하므로, 수나사와 암나사의 마찰 보유지지력이 증대하여 절삭 부하의 변동 등이 발생해도 체결 나사는 풀리기 어려워, 판형상 칩을 안정적으로 견고하게 협지하여 고정할 수 있다.

또, 판형상 칩에 V자형의 단차를 마련한 것은 체결 나사의 헤드부 하부에 접시 스프링과 테이퍼 링을 환형으로 장착하고, 판형상 칩의 관통 구멍에 테이퍼 링의 경사면에 대응하는 테이퍼부를 형성하고, 판형상 칩의 절삭날 선단부의 중심 부근으로부터 외주의 절삭날을 향하여 절삭날 선단부측의 연장상에서 교차하여 V자형을 나타내도록 판형상 칩의 앞뒤에 단차를 마련하고, 홀더의 분할 홈의 측면에 상기 단차에 대면하는 경사면을 마련하여 접시 스프링의 예비 압력에 의해 상기 부분에 판형상 칩을 강제적으로 가압한다. 또한 체결 나사로 판형상 칩을 협지하고 있으므로, 단속 절삭과 같은 과대한 부하 변동을 받아도 판형상 칩의 앞뒷면의 V자형의 단차와 홀더 본체의 분할 홈의 측면에 설치한 상기 단차에 대면하는 경사면에 의해 걸리는 것이 가능해지고, 또한 접시 스프링의 압축 응력(복원력)에 걸맞는 인장 응력이 체결 나사에 발생하므로, 수나사와 암나사의 마찰 보유지지력이 증대하고, 절삭 부하의 변동이 발생하여 체결 나사는 풀리기 어려워져 판형상 칩을 안정적으로 견고하게 협지하여 고정할 수 있다.

그리고, 체결 나사의 헤드부 하부에 체결 나사의 헤드부가 정합하는 시트 구멍과 체결 나사의 하부 직경의 쌍방에 정합하는 평 와셔를 추가하여 설치하면, 시트 구멍 벽면과 체결 스프링의 헤드부 측면의 나사 부착 초기의 치우침을 방지할 수 있다. 또, 분할 홈의 바닥부에 있어서 체결 나사와 평행하게 홀더 본체의 고정 구멍에 걸리는 핀을 분할 홈의 중앙까지 진입시키고, 홀더 본체의 시트 구멍의 반대측에서, 또한 판형상 칩의 단부면에서 테이퍼부의 반대측에 핀의 외주와 선단부에 대면하는 반원형의 오목부를 판형상 칩에 형성하면, 판형상 칩 삽입시의 실수를 방지할 수 있다.

Claims

홀더 본체의 선단 중심부를 가로지르는 하나의 분할 홈에 절삭날을 갖는 판형상 칩을 삽입하고, 체결 나사로 상기 분할 홈을 폐쇄하여 상기 판형상 칩을 협지 고정하는 볼 엔드 밀에 있어서, 한 쪽 절반부에 상기 체결 나사의 헤드부가 정합하는 시트 구멍을 마련하고, 다른 쪽 절반부에 상기 체결 나사의 암나사를 설치하고, 상기 체결 나사의 헤드부 하부에 접시 스프링과 테이퍼 링을 환형으로 장착하고, 상기 판형상 칩의 상기 체결 나사의 관통 구멍에 상기 테이퍼 링의 경사면에 대응하는 테이퍼부를 형성하고, 상기 분할 홈의 바닥부에 상기 판형상 칩을 구속한 것을 특징으로 하는 볼 엔드 밀.
제1항에 있어서, 상기 분할 홈의 바닥부에 한 쪽 절반부로 치우친 위치에 슬릿을 마련한 것을 특징으로 하는 볼 엔드 밀.
홀더 본체의 선단 중심부를 가로지르는 하나의 분할 홈에 절삭날을 갖는 판형상 칩을 삽입하고, 체결 나사로 상기 분할 홈을 폐쇄하여 상기 판형상 칩을 협지 고정하는 볼 엔드 밀에 있어서, 한 쪽 절반부에 상기 체결 나사의 헤드부가 정합하는 시트 구멍을 마련하고, 다른 쪽 절반부에 상기 체결 나사의 암나사를 설치하고, 상기 체결 나사의 헤드부 하부에 접시 스프링과 테이퍼 링을 환형으로 장착하고, 상기 판형상 칩의 상기 체결 나사의 관통 구멍에 상기 테이퍼 링의 경사면에 대응하는 테이퍼부를 형성하고, 상기 판형상 칩의 절삭날 선단부의 중심 부근으로부터 외주의 절삭날을 향하여 형성되고 또한 절삭날 선단부측의 연장상에서 교차하여 V자형을 나타내도록 상기 판형상 칩의 앞뒤에 단차를 마련하고, 상기 홀더의 분할 홈의 측면에 상기 단차에 대면하는 경사면을 마련하여 상기 판형상 칩을 구속한 것을 특징으로 하는 볼 엔드 밀.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 체결 나사의 헤드부 하부에 상기 체결 나사의 헤드부가 정합하는 시트 구멍과 상기 체결 나사의 하부 직경의 쌍방에 정합하는 평 와셔 및 상기 접시 스프링과 상기 테이퍼 링을 환형으로 장착한 것을 특징으로 하는 볼 엔드 밀.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분할 홈의 바닥부에 있어서 상기 체결 나사와 평행하게 홀더 본체의 고정 구멍에 걸리는 핀을 상기 분할 홈의 중앙까지 진입시키고, 상기 홀더 본체의 시트 구멍의 반대측에서 또한 상기 판형상 칩의 단부면에서 테이퍼부의 반대측에 상기 핀의 외주와 선단부에 대면하는 반원형의 오목부를 상기 판형상 칩에 형성한 것을 특징으로 하는 볼 엔드 밀.